Aluminio

Introducción.

El aluminio es el metal más abundante de la naturaleza (7,5-8% de la corteza terrestre). Es un metal no ferroso, situándose en el segundo puesto entre los metales más utilizados por el hombre en la actualidad. El aluminio se encuentra en muchos minerales como por ejemplo los silicatos (feldespato, micas, arcillas, basaltos, etc.) extrayéndose, prácticamente, sólo de la bauxita y la criolita. Al contacto con el aire se cubre rápidamente de una capa dura y transparente de óxido de aluminio que resiste la posterior acción corrosiva (alúmina).

Fases de fabricación del aluminio

· Primera fase: separación de la alúmina (óxido de aluminio) del mineral (bauxita). · Segunda fase: preparación del metal por electrólisis, descomponiendo el aluminio y oxígeno de la alúmina disuelta. Este metal es el único que proporciona dureza con bajo peso, fácil de pulir, tenaz, dúctil y maleable, posee una gran resistencia a la corrosión y alta conductividad térmica y eléctrica. Entre los distintos tipos de acabados del aluminio destaca el anonizado industrial, proceso electrolítico de oxidación a través del cual se aumenta la capa de óxido natural (hasta 25 micrones), mejorando su resistencia a la intemperie y acabados.

Características principales.

En la siguiente tabla se resumen las principales características físicas y mecánicas de aluminio:

Propiedades físicas	Propiedades mecánicas
· Blanco · Alta reflectividad a la luz y al calor · Ligero · Alta conductividad eléctrica · Alta conductividad térmica (sólo superada por el cobre). Ventaja para ser utilizado en utensilios de cocina. · Resistencia a la corrosión, por la formación de una capa muy delgada de óxido de aluminio al entrar en contacto con el aire, la cual es insoluble en agua. · No es tóxico.	· Resistencia a la ruptura (mejorada en aleaciones con cobre, magnesio, silicio, manganeso o zinc) · Resistencia a la tensión. · Resistencia a la flexión · Dureza (resistencia a la penetración) · Módulo de elasticidad constante en cualquier aleación.

A continuación aparecen reflejados los valores y unidades de las principales propiedades del aluminio:

Propiedades	Valor	Unidades
Densidad	2,699	g/cm2
Calor específico a 0 grados	0,210	cal/ºC
Calor latente de fusión	94,4	cal/g
Punto de fusión	660,2	ºC
Punto de ebullición	2057	ºC
Dilatación lineal por grado de temperatura	24·106
Resistividad eléctrica a 20ºC	2,63	ohm.cm
Conductividad eléctrica a 20ºC (IACS=100)	65,5	%
Módulo de elasticidad	6700	kg/mm2
Carga de ruptura	16-20	kg/mm2
Abundancia en la corteza terrestre	8,13	%

Raramente se usa aluminio puro puesto que es demasiado blando. Mediante aleaciones con otros metales (cobre, magnesio, manganeso, zinc, hierro, silicio, y otras combinaciones) en pequeñas proporciones, se obtienen una gran cantidad de aleaciones para una gran variedad de aplicaciones. Existe un gran número de aleaciones de aluminio, por lo que normalmente se agrupan según el aleante principal, en 8 grupos diferentes. Según la Aluminium Association Inc. (AAI), la nomenclatura de las diferentes aleaciones de aluminio es la siguiente:

• Serie 1000: aluminio con un mínimo de pureza de 99%.
• Serie 2000: aleación con cobre
• Serie 3000: aleación con manganeso
• Serie 4000: aleación con silicio
• Serie 5000: aleación con magnesio
• Serie 6000: aleación con silicio-magnesio
• Serie 7000: aleación con zinc
• Serie 8000: otros

La designación de las aleaciones se realiza con un número de 4 cifras: XXXX (1234), siendo:

1	Establece el grupo al que pertenece la aleación
2	Designa modificaciones que se han efectuado a las aleaciones ya establecidas. Cuando es 0 corresponde a la aleación original
3	Para numerar las aleaciones, haciéndose notar que no pertenecen al orden cronológico de su establecimiento.
4

Esta designación abarca hasta 8000 aleaciones, 100 por cada grupo y 10 modificaciones por aleación. En una aleación no pueden combinarse las propiedades óptimas para cada aplicación, siendo necesario conocer las ventajas y limitaciones de cada aleación para poder hacer la mejor selección.

Características de las aleaciones

A continuación aparece una tabla con las principales características de las diferentes series de aleaciones de aluminio:

Serie	Características
Serie 1000	· alta resistencia a la corrosión · no tóxico · excelente acabado · excelente maleabilidad · alta conductividad eléctrica y térmica · excelente reflectividad
Serie 2000	· alta resistencia mecánica · alta resistencia a la corrosión · buena maquinabilidad
Serie 3000	· alta resistencia mecánica · alta resistencia a la corrosión · buena maleabilidad
Serie 4000	· alta resistencia al calor
Serie 5000	· alta resistencia mecánica · alta resistencia a la corrosión, especialmente al agua de mar · muy buena soldabilidad
Serie 6000	· buena resistencia mecánica · alta resistencia a la corrosión · buena maquinabilidad · buena soldabilidad
Serie 7000	· alta resistencia mecánica · buena maquinabilidad

Composición (%) en metales de diferentes ejemplos de aleaciones:

Aleación	Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Cr	Ni	Zn	Ti	Ga	Va	Total Otros	Al
3003	0.6	0.7	0.05-0.2	1-1.5				0.1				0.15	Resto
3005	0.6	0.7	0.3	1-1.5	0.2-0.6	0.1		0.25	0.1			0.15	Resto
8006	0.4	1.2-2	0.3	0.3-1	0.1			0.1				0.15	Resto
8011	0.5-0.9	0.6-1	0.1	0.2	0.05	0.05		0.1	0.08			0.15	Resto

Normativa de ensayos para la determinación de metales en aluminio y aleaciones de alumino

UNE 38160:1990	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del magnesio. Método por absorción atómica.
UNE 38161:1994 IN	Aluminio y aleaciones de aluminio. Recomendaciones generales para la aplicación de la espectrometría de absorción atómica con llama al análisis químico del aluminio y de las aleaciones de alumino.
UNE 38162:1991	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del zinc. Método por absorción atómica.
UNE 38163:1991	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del niquel. Método por absorción atómica con llama.
UNE 38164:1992	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del cobre. Método por absorción atómica con llama.
UNE 38165:1992	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del cromo. Método por absorción atómica.
UNE 38166:1992	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del plomo. Método espectrométrico de absorción atómica con llama.
UNE 38167:1993	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del silicio. Método espectrofotométrico con el complejo silicomolibdico reducido.
UNE 38168:1994	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del silicio. Método gravimétrico.
UNE 38169:1994	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del hierro. Método espectrofotométrico.
UNE 38170:1994	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del manganeso. Método espectrofotométrico.
UNE 38171:1994	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del cobre. Método electrolítico
UNE 38172:1996	Aluminio y aleaciones de aluminio. Determinación del titanio. Método espectrofotométrico.
UNE 38180:1990	Aleaciones madre de base aluminio. Generalidades.

Proceso de templado del aluminio

Consiste en el endurecimiento de un metal mediante calentamiento profundo y posterior enfriamiento brusco. Consta de dos fases:

• Fase 1: modificación de su estructura interna por calor, se mejora la dureza y flexibilidad del metal.
• Fase 2: enfriamiento brusco, el metal conserva las características que ha adquirido en la fase 1 (dureza y flexibilidad).

Sistema básico de normalización:

F	Material extruído sin temple
O	Recocido por tratamiento térmico
H	Endurecido por deformación (tratamiento mecánico)
T	Temple obtenido por tratamiento térmico con o sin tratamiento mecánico

F	Material extruído sin temple
O	Recocido por tratamiento térmico
H	Endurecido por deformación (tratamiento mecánico)
T	Temple obtenido por tratamiento térmico con o sin tratamiento mecánico

Tipos de temples más utilizados:( T: metal sometido a tratamiento térmico: número 4, 5, 6: tipo de tratamiento térmico)

Aleación	Características
T4	Solución tratada térmicamente y envejecida de forma natural, hasta alcanzar la estabilidad
T5	Enfriada desde un proceso de conformación a una temperatura elevada y envejecida de forma artificial
T6	Solución tratada térmicamente y envejecida de forma artificial

Formas de aparición del aluminio (Productos)

• Productos extruídos: en un prensa se realiza la extrusión, obligando al material caliente a pasar por una matriz cuya sección es la del perfil deseado (ej: barras, tubos, ángulos, platinas, perfiles personalizados, etc. )
• Productos planos: se producen por laminación, reduciendo un metal a chapa o perfilados, pasando los lingotes o barras entre los cilindros laminadores (ej: láminas en planchas, en bobinas o perfiladas).
• Productos trefilados: se hacen pasar las barras de metal por orificios de menor diámetro (ej: alambres, barras)
• Productos fundidos: vaciando el metal en moldes con una forma específica (ej: accesorios para tuberías)

Principales aplicaciones del aluminio.

• Industria aeronáutica: consume el 40% de la producción total
• Industria eléctrica
• Industria automotriz
• Utensilios de cocina y envases de alimentos: 14% de la producción total.